Предполагая, что численность его эскадры будет доведена до 40 линейных кораблей, Нельсон решил разделить всю эскадру на три части, из которых две, по 16 линейных кораблей в каждой, в строе кильватерных колонн должны были одновременно атаковать противника, а третья из восьми линейных кораблей – образовать резерв.

Главный удар по арьергарду должна была нанести колонна Коллингвуда, для чего ей следовало прорезать строй французской эскадры у 12-го корабля с конца и атаковать отрезанные корабли. Колонна Нельсона должна была в это время осуществить обеспечивающий удар: атаковать центр французской эскадры и, связав его боем, не дать возможности прийти на помощь арьергарду колонны. Против французского авангарда не было выделено сил, так как Нельсон, зная о слабой подготовке французов, считал, что их арьергард и центр будут разбиты до того, как авангард подойдет к месту боя.

Поставив перед командованием своих кораблей общие задачи, Нельсон предоставил им действовать самостоятельно, отказавшись от управления силами и корректировки задач в ходе боя.

Выйдя из Кадикса, Вильнев, стремясь избежать боя, повернул на северо-запад, пытаясь ввести в заблуждение англичан. Пройдя некоторое время в этом направлении, Вильнев повернул на юг. На рассвете 21 октября он приказал перестроиться из походного порядка – пяти кильватерных колонн – в боевой – одну кильватерную колонну.

Около 6 часов на параллели мыса Трафальгар англичане увидели противника. Около 8 часов Вильнев приказал повернуть на север через фордевинд, чтобы быть ближе к Кадиксу. К 10 часам поворот был закончен. Несмотря на то, что он длился два часа, линия строя вследствие слабого ветра и плохой морской выучки командиров кораблей пришла в расстройство. Союзный флот шел со скоростью два-три узла.

В это время английская эскадра шла двумя параллельными колоннами, спускаясь на противника. Так как к началу боя у Нельсона было 27 линейных кораблей вместо предполагаемых 40, то он отказался от выделения резерва и приказал атаковать французскую эскадру двумя колоннами. Главный удар по французскому арьергарду наносили 15 линейных кораблей, а вспомогательный – 12 линейных кораблей.

Метеорологическая обстановка чрезвычайно благоприятствовала англичанам. Дул слабый ветер западо-северо-западного направления, который затруднял управление идущими в бейдевинд кораблями франко-испанской эскадры. Находясь полнее к ветру, англичане могли лучше управлять кораблями. Шедшую с запада океанскую зыбь корабли союзников принимали лагом, что сильно затрудняло ведение прицельного артиллерийского огня. После поворота на север Вильнев так и не смог построить эскадру в боевую линию, что облегчило Нельсону прорезание строя противника.

В процессе сближения, когда угол между линией курса английской эскадры и направлением на противника для колонны младшего флагмана Коллингвуда составил примерно 30°, а для колонны Нельсона 60°, франко-испанская эскадра могла нанести англичанам сильные повреждения артиллерийским огнем, так как последние в это время почти не могли стрелять. Однако в силу слабой подготовки кораблей союзников и бортовой качки огонь их кораблей был неэффективным.

Первой сблизилась с союзной эскадрой колонна Коллингвуда. В 12 час. 30 мин. ее флагманский корабль «Ройал Соверен» прорезал строй противника под кормой корабля «Санта Анна», шедшего шестнадцатым от конца. Таким образом, намеченное Нельсоном создание количественного превосходства на направлении главного удара путем прорезания строя у двенадцатого от конца французского корабля из-за просчета в маневрировании не было достигнуто. Следующие английские корабли прорезали строй поодиночке, подвергаясь мало действительным бортовым залпам союзников, между тем продольные залпы английских кораблей были весьма эффективными.